[发明专利]使用从组合信号导出的峰值降低失真来降低与两个或更多信号相关联的功率级

说明书

技术领域

本发明涉及使用峰值降低失真来降低与两个或更多信号相关联的功率级，该峰值降低失真是从组合信号导出的。

背景技术

在通信系统中将功率放大器用于增加信号的功率，以便通过期望的通信介质来传输。通常期望将与放大相关联的失真维持得相对低，并且失真的普遍原因是限幅。当输入信号的峰值超过阈值时，对放大器的输出信号进行限幅，其中在该阈值处无法产生具有期望增益的相应输出信号。代替如实跟踪输入信号的输出信号，有效地将输出信号抑制或限幅到发生限幅的点处放大器的最大能力的水平。当限幅发生时，输出信号以不可控的方式失真，这导致由信号峰值表示的信息丢失并且在传输频谱中引起不希望的噪声。

通常以限幅思想设计功率放大器和周围电路。特别地，功率放大器被设计为避免对大部分（如果不是所有）可能信号进行限幅。这通常需要将功率放大器设计为即使当给定信号的较高峰值不频繁发生时也对此类峰值进行处理。信号峰值越高，则放大器必须越大。增加放大器的大小通常增加了放大器的成本以及降低了放大器的效率，这对于固定和便携式通信系统而言导致了更大的功耗和更短的电池寿命。

峰均功率比（PAPR）对于放大器效率具有影响，并且峰均功率比（PAPR）尤其是当放大给定输入信号以提供放大的输出信号时，功率放大器提供的瞬时峰值功率相对于平均功率的测量值。较高效的放大器比较低效的放大器需要更少的能量来将给定信号放大到某个水平。随着放大器效率的增加，放大信号所需的能量的数量减少，因此降低了通信系统所需的操作功率，这在基站和移动应用两者中都是有优势的。通常，较低PAPR能够实现较高的放大器效率，而较高的PAPR导致较低的放大器效率。因而，设计者经常试图构造导致较低PAPR的更高效的通信系统。

通信系统的PAPR通常是由放大器放大的输入信号的函数。输入信号的峰值和平均幅度与功率放大器在放大输入信号时提供的瞬时峰值功率和平均功率相关。因此，认为相对于总平均幅度而在幅度上具有相对高的瞬时峰值的输入信号是高PAPR信号，而认为相对于总平均幅度而在幅度上具有相对低的瞬时峰值的输入信号是低PAPR信号。输入信号的峰值和平均幅度通常是如何调制输入信号的函数。

现代通信系统中采用的典型调制方案包括频分多址（FDMA）（包括正交频分多址（OFDMA））；码分多址（CDMA）；以及时分多址（TDMA）方案。诸如第三代合作伙伴计划（3GPP）长期演进（LTE）标准和微波存取全球互通（WiMAX）标准之类的OFDMA系统采用多个独立调制的子载波，这可以导致高PAPR。类似于OFDMA系统，诸如通用移动电信系统（UMTS）之类的CDMA系统采用扩频调制并且也被认为具有高PAPR。诸如全球移动通信系统（GSM）之类的TDMA系统采用恒定功率包络，并且因此具有非常低的PAPR。增强型数据速率GSM演进（EDGE）是非恒定包络并且关于PAPR而通常位于GSM和CDMA或OFDMA系统之间。对于具有相对高的PAPR的系统而言，已经采用技术在努力放大之前降低经调制输入信号的峰值幅度，以降低相关联的PAPR，并且作为结果，可以增加功率放大器的效率。

示例性PAPR降低技术涉及有意地使给定输入信号（仅根据单个调制方案进行了调制）失真以有效地降低超过给定阈值的那些峰值。在放大之前，移除超过给定阈值的输入信号峰值或对其进行限幅，以形成限幅信号。从输入信号中减去限幅信号以形成失真信号，随后处理该失真信号并且将其应用于输入信号的整体以导致峰值降低。将衰减的失真信号应用于输入信号有效地降低了超过给定阈值的那些峰值。已经证明该PAPR降低技术和其他PAPR降低技术在应用于仅根据单个调制方案调制的信号时是相对成功的。

在现代通信系统中，采用分集技术以更高效地使用传输资源并且降低传输功率级。分集技术通常采用多个天线，通过该多个天线，可以同时传输相同或不同的数据。当同时传输两个或更多信号时，可以有效地组合信号。与组合信号相关联的PAPR可能显著增加，这导致降低的放大器效率。有趣的是，已经独立经受峰值功率降低的信号的组合通常与以下这样的PAPR相关联，该PAPR显著高于与独立进行峰值功率降低的信号中的任一个相关联的PAPR。因此，即使在组合各个信号之前将PAPR降低技术独立地应用于信号中的每个，组合输入信号仍将具有不期望的PAPR。

因而，存在对用于降低与组合信号相关联的PAPR的有效且高效技术的需要。

发明内容